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J.Locke (1632-1704) meinte, daß das Bewusstsein eine leere Tafel (tabula rasa) sei, auf der unsere Wahrnehmungen ihre Spuren hinterlassen. Damit stellen sich einige interessante Fragen. Wie starke sind die Gene beziehungsweise die Umwelt an der Intelligenz und dem Bewusstsein beteiligt. Eine Frage, die bis heute äußerst kontroversiel diskutiert wird. Interessanterweise hat Locke auf die Entwicklung des Menschen insbesonders des Nervensystems angesprochen: der Mensch ist noch nicht voll entwickelt, wenn er auf die Welt kommt, sondern viele seiner Vorlieben, Ekelgefühle und auch die Sprache entstehen durch die Sozialisation.

Die Wissenschafter Leibniz, Pascal und Schickard versuchten eine Mechanisierung des Denkens herbeizuführen. Es ging darum intelligente Handlungen durch ein mechanisches System nachzubilden. Damals wurde das Rechnen mit Zahlen als eine intelligente Handlung angesehen (wer konnte damals schon rechnen ?). So versuchte man des Rechnen mit Zahlen durch Maschinen zu bewerkstelligen. Heute bezeichnet man einen guten Schachspieler als intelligent (zumindest machte man dies solange er nicht von einem Computer geschlagen wurde). Der Versuch eine Rechenmaschine zu bauen führte zu der Einführung des Dualsystems. Wenn zwei Zahlen verknüpft werden sollen, dann müssen zuerst die einzelnen Ziffern verknüpft werden. Betrachten wir die Aufgabe: 15 + 28 = __. Als erstes müssen die Ziffern 5 und 8 zusammengezählt werden und dann die Ziffern 1 und 2, wobei auf den Übertrag nicht vergessen werden darf. Also ist es notwendig für alle Ziffern (1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 0) alle Elementaroperationen (Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division) zu definieren. Dies sind über einige hundert Rechenoperationen. Durch die Einführung des Dualsystems lässt sich der Rechenaufwand drastisch reduzieren. Die Zahlen, mit denen gearbeitet werden muss, werden in das Dualsystem umgewandelt und dort gibt es gibt nur mehr zwei Ziffern (0 und 1) und für die Addition ergeben sich 4 Rechenoperationen:

0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 10

Dies führt zu einer drastischen Vereinfachung der Rechnungen. Die ersten Maschinen konnten dann tatsächlich rechnen, wenngleich die Mechanik ziemlich klobig war. Dem Nachbau des Gehirns war man aber nur einem kleinen Schritt näher gekommen. Erst durch die Einführung der Elektronik war es möglich, leistungsfähigere Maschinen zu bauen, mit denen es sogar gelungen ist, einzelne Bereiche des Gehirns zu simulieren.

Abbildung: Eine Rechenmaschine gebaut von Blaise Pascal, Frankreich, um 1650.

Gregor Reisch, Prior der Kartause in Freiburg, vermutete daß die Seele in den 3 Gehirnkammern (Ventrikel) ansässig sei. So soll in der ersten Kammer der Sitz für den Gemeinsinn, die Phantasie und das Imaginationsvermögen sein. Die 2. Kammer ist für das Denken und Urteilen wichtig und die dritte Kammer für das Erinnern. Zwischen der Kammer 1 und der Kammer 2 befindet sich eine Schleuse. Dadurch können die unterschiedlichen "Seelenbereiche" Informationen austauschen.

Beeindruckt durch die Pneumatik, das war die damalige Spitzentechnologie, entstanden die Ballontheorien. Das Gehirn ist nichts anderes als ein großer Blasebalg und eine Flüssigkeit wird über die Neuronen in die Muskeln geblasen. So können Muskeln kontrahieren und erschlaffen. Diese Theorie war auch von Blutkreislauf motiviert, wo Blut durch den ganzen Körper strömt. Erst 1677 konnte Francis Glisson mit einem einfachen Experiment zeigen, daß die Ballontheorie falsch ist. Man braucht nur den Oberarm in Wasser eintauchen und die Veränderung des Wasserspiegels messen, wenn der Muskel erschlafft beziehungsweise angespannt ist. Wenn die Pneumatheorie richtig wäre, dann müsste sich der Wasserspiegel ändern - was er aber nicht tut.

Auch der Philosoph Immanuel Kant (1724-1804) äußerte sich zum Thema der Sensorik: "Wahrnehmung sei kein passiver Empfang von Sinneseindrücken, sondern es handle sich dabei um einen aktiven Prozess, der in spezifischer Weise durch den menschlichen Wahrnehmungsapparat hergestellt und organisiert wird." Damit wird ein wesentlicher Aspekt der menschlichen Organisation der Sensorik charakterisiert. Durch das Aufmerksamkeitssystem werden die einlangenden Informationen gefiltert und gesteuert. Die Steuerung scheint durch wesentliche Bereiche der Formatio Reticularis durchgeführt zu werden.

Während dieser ganzen Zeit wurden Personen mit einer Geisteserkrankung durch fahrende Chirurgen behandelt. Sie entfernten sogenannte "Narrensteine" aus dem Kopf des Betroffenen. Praktisch wurde aber nur die Kopfhaut eingeritzt und mit etwas schauspielerischem Geschick ein Stein hervorgeholt. Geholfen wurde nur dem Chirurgen, für den diese Operationen eine lukrative Einnahmequelle darstellten.

All die bisher genannten Wissenschafter haben sich "nur" mit Teilsaspekten des menschlichen Gehirns beschäftigt. Wichtig ist aber eine umfassende Theorie des menschlichen Gehirns. Diese Theorie wurde von Franz J. Gall (1758-1828) und Johannes C. Spurzheim (1776-1832) in Wien geschaffen. Beide konnten zeigen, daß das Gehirn aus lebenden Zellen besteht und daß manche Zellen des Gehirns in das Rückenmark projizieren. Beide stellten fest, daß Studenten mit gutem Gedächtnis große hervortretende Augen haben. Also - so die neue Idee - müsse sich das Gehirn hinter den Augen besonders gut entwickelt haben und drücke nun auf die Augen. Wenn also manche Gebiete besonders gut entwickelt sind, dann drücken sie auch auf die Schädeloberfläche und sorgen so für Erhöhungen und Vertiefungen des Schädelknochens. Damit war die Phrenologie geboren. Diese damalige Idee führt zu einigen interessanten Schlussfolgerungen. Eine der Wichtigsten war die Lokalisation von Denkleistungen und daß aus geistigen Denkleistungen biologische Korrelate folgen. Durch Vermessung des Schädelknochens glaubte man nun auf bestimmte "geistige" Denkprozesse rückschließen zu können.

Aber es gab einige Probleme mit dieser Theorie. Zum einen wurden nicht eindeutige Begriffe für die unterschiedlichen Denkleistungen verwendet. Glaube, Selbstliebe, Verehrung sind nur sehr schwer messbar und es gibt keine eindeutigen Definitionen dafür. Zum anderen wurde auch nicht überprüft, ob die Schädeloberfläche tatsächlich ein Abdruck der Innenseite sei.
Den meisten Spott mussten die beiden aber durch die Annahme, daß es keinen Geist gäbe, sondern daß alles angeboren sei, hinnehmen. Heute wissen wir, daß sich die Phrenologie als falsch herausgestellt hat. Aber es war die erste in sich konsistente Theorie und die Annahme, daß Denken ein naturwissenschaftlicher Prozess sei und daß es besondere spezifische Gebiete des Gehirns gibt, war revolutionär. Dadurch, daß die gesamte Theorie massive Mängel aufwies und in Verruf geriet, hatten nachfolgenden Wissenschaftler die tatsächlich Lokalisationen im Gehirn (nicht auf der Schädeloberfläche) festgestellt hatten, beträchtliche Probleme.

Pierre Flourens (1794-1867) versuchte die Phrenologie zu widerlegen. So entwickelte er die Läsionstechnik. Tauben wurde der Schädel geöffnet und ein kleines Stück des Gehirns entfernt. Danach beobachtete man die jeweiligen Verhaltensstörungen. So fand er ein Zentrum für die Atemtätigkeit und stellte fest, daß das Kleinhirn für die Bewegungskoordination verantwortlich ist. In den Untersuchungen fand man, daß nur rund 10% des Gehirns wichtig sind. Aber diese Aussage ist falsch. Man beobachtete die Tiere nicht in einer natürlichen Umgebung. Man konnte feststellen, ob die Tauben und Hühner in der Lage waren selbstständig zu fressen und ob sie mit den Flügeln schlagen konnten. Heute wissen wir, daß jeder Kubikmillimeter Gehirn wichtig sind. Aber manche Areale des Gehirns lassen sich nur durch ausgefeilte psychologische Tests austesten. So stellte Flourens trotz mangelhafter Tests folgende Dogmen auf:

1) Der Cortex ist nicht erregbar.
2) Der Cortex spielt keine Rolle bei der Erzeugung von Bewegung.
3) Einzelne Funktionen des Denkens und Handelns sind nicht lokalisiert.

Ein besonderes Areal konnte Paul Broca (1824-1880) entdecken. Broca interessierte sich für die Sprechfähigkeit von Menschen. Er fand eine Gruppe von Patienten, die etwas gemeinsam hatten. Die Patienten hatten zwar ein gutes Wortverständnis und der Stimmapparat war in Ordnung, trotzdem konnten sie nicht sprechen. So nahm er Autopsien an dieser Patientengruppe vor. Es zeigte sich, daß praktisch alle Patienten in einer speziellen Region der Großhirnrinde eine Läsion aufwiesen. Dieses Zentrum ist für die motorische Sprachsteuerung notwendig. Mit diesen Befunden wurde Broca in das Eck der Phrenologen gestellt. Aber spätere Studien bestätigten seine Befunde und das von ihm gefundene Areal wird ihm zu Ehren als Broca-Areal bezeichnet - es ist für die Fähigkeit zu sprechen sehr wichtig.

Luigi Galvani (1737-1798) versuchte das Fluidum des Lebens zu ergründen. So entdeckte er, daß Froschschenkel durch Elektrizität kontrahiert werden können. Also könnte die Elektrizität für Verhaltensweisen wichtig sein. Gustav T. Fritsch (1838-1929) und Eduard Hitzig (1838-1907) griffen diesen Gedanken auf und veröffentlichten 1870 eine aufsehenserregende Arbeit mit dem Titel "Über die elektrische Erregbarkeit des Cerebrum". Damit war die Elektrophysiologie geboren. Es konnte gezeigt werden, daß elektrische Reizungen des Gehirn in unterschiedlichen Arealen zu unterschiedlichen Bewegungen und Zuckungen bestimmter Körperteile verursacht. Somit wurde die Lokalisationstheorie auch von einer anderen Seite her bestätigt. Damit wurden die 3 Dogmen von Flourens gestürzt. Trotzdem sprachen sich mehrere Wissenschafter gegen die Lokalisation aus. Zum Beispiel meinte Friedrich L. Goltz (1834-1902), daß es unterschiedliche Arten des Essens, des Gehens gäbe. Also kann es nicht ein Gebiet für unterschiedliche Verhaltensweisen geben.

Hughlings und Jackson konnten zeigen, daß das Gehirn hierarchisch organisiert ist. Die Information gelangt über das Rückenmark zum Hirnstamm und dann weiter zur Großhirnrinde. Im Rückenmark findet ein einfaches Reiz-Reaktions Verhalten statt. Je höher die Verarbeitungsebene ist, umso komplexer werden die Verhaltensweisen.


 


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Fragen die man nach der Vorlesung beantworten können sollte:

Wann tauchte erstmals der Begriff "Gehirn" erstmals in der Geschichte auf ?

Welche verschiedenen Hypothesen zur Aufgabe des Gehirns kennen sie ?

Welche Vorteile bietet das Binärsystem gegenüber dem Dezimalsystem ?

Wer schuf die erste umfassende Gehirntheorie und was besagt sie ?